De l'europium. Crédit : periodictable.com

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L'europium, le nouveau supraconducteur

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Par Laurent Sacco, Futura

L'europium est un élément du tableau de Mendeleïev possédant des propriétés magnétiques. A priori, ce ne peut donc pas être un supraconducteur. Et pourtant... Une équipe américaine vient de démontrer qu'il le devient sous une forte pression.

Une théorie de la supraconductivité existe depuis plusieurs dizaines d'années mais elle ne s'applique pas à certains matériaux : les cuprates. Alors qu'il faut refroidir des éléments comme le mercure ou le plomb en dessous de 10 kelvins pour que se manifeste le phénomène d'annulation de la résistivité découvert en 1911 par Gilles Holst et Kamerlingh Onnes, les supraconducteurs à hautes températures critiques que sont les cuprates peuvent le devenir à des températures de plusieurs dizaines de kelvins (K). C'est par exemple le cas de l'YBa2Cu3O7, dont la température critique est de 92 K, c'est-à-dire au-dessus de la température de l'azote liquide.

L'un des buts des physiciens du solide travaillant sur le phénomène de supraconductivité est de l'obtenir à température ambiante. Malheureusement, on ne comprend pas encore ce qui différencie les supraconducteurs ordinaires des supraconducteurs non conventionnels comme les cuprates ou ceux, découverts plus récemment, basés sur le fer.

La découverte de nouveaux matériaux supraconducteurs dans des conditions inhabituelles pourrait donc potentiellement fournir des clés précieuses pour fabriquer des supraconducteurs à température ambiante, qui révolutionnerait notre technologie.

Les propriétés magnétiques perdues sous pression

Avec son étudiant Mathew Debessai, James Schilling, à la tête d'un groupe de chercheurs à l'Université Washington, a soumis de l'europium refroidi à 1,8 kelvin à une pression de 80 GPa, c'est-à-dire 790.000 atmosphères à l'aide d'une cellule à enclume de diamants. L'europium est une terre rare de symbole Eu et de numéro atomique 63 s'oxydant rapidement à l'air libre lorsqu'on le chauffe. On le classe parmi les matériaux paramagnétiques, ce qui normalement l'exclut des candidats possibles pour la recherche de nouveaux éléments supraconducteurs.

On connaît cependant 22 éléments qui le deviennent à haute pression. Dans le cas présent, l'europium peut redevenir un bon candidat car on sait que sous forme solide, et si on le comprime suffisamment, il devient trivalent et perd ses propriétés magnétiques.

Schilling et Debessai ont donc décidé de réaliser l'expérience et effectivement, dans les conditions de pression et de température mentionnées , l'europium devient un élément supraconducteur. C'est le 53ième connu et le 23ième qui le devient à haute pression.